Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo (OTDR)

VIII.
Práctica E2: Reflectómetro Óptico
en el Dominio del Tiempo (OTDR)
El Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo, más conocido con sus siglas inglesas
OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer), es el instrumento de campo más importante
para el control y supervisión de enlaces de fibra óptica. Posee resolución espacial, es
decir, además de detectar los posibles fallos de un enlace, es capaz de ubicarlos en un
estrecho tramo del tendido. Esta característica es especialmente interesante en tendidos
largos y de difícil acceso, como las líneas soterradas y submarinas.
El fundamento del OTDR es relativamente simple. Conectado a un extremo de la fibra a
examinar, emite pulsos luminosos, procedentes de un diodo láser y detecta, con una
alta resolución temporal, las señales luminosas que devuelve la fibra. El instrumento
calcula entonces la distancia a la que se encuentra la causa de esa señal devuelta,
según el tiempo que ha tardado en realizar el viaje de ida y vuelta.
MATERIAL NECESARIO
 1 OTDR
 1 carrete SM (1,3 km)
 1 Latiguillo SM
 4 adaptadores FC-FC
 2 Carretes de fibra SM (1 Km)
 1 adaptador FC-FC“
Def
ect
uoso”
 1 Carretes MM 50/125 (2 Km)
 Tisú
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
Figura E2-1.
Diagrama de bloques de un OTDR genérico (arriba), y esquema de una
hipotética salida. La gráfica no está a escala. Las gráficas restantes de este
capítulo sí son salidas reales.
Las señales proceden de fuentes di
f
er
ent
es(
“
eventos”
)
.Al
gunases
t
án pr
esent
esen
todos los casos, y otras están producidas por defectos:
 Una pequeña fracción de la luz experimenta reflexión difusa (scattering lineal
Rayleigh) en todos los puntos de la fibra. Esta reflexión se da en ambos sentidos.
Así pues, se obtendrá un nivel de señal devuelta continuo en cada punto. En
detección aparece como una contribución lineal descendente (en escala
logarítmica), debido a la atenuación paulatinamente mayor que sufren los puntos
VIII-2
Práctica E2: El OTDR
más alejados. La pendiente negativa de esta recta es directamente la atenuación
por unidad de longitud (dB/km) de esa FO a la longitud de onda del diodo
láser1. Es importante destacar, sin embargo, que un OTDR no es el mejor método
para medir atenuación de fibras ópticas. Otros métodos empleados durante las
prácticas son más precisos.
 Cualquier imperfección en la fibra produce una mayor reflexión difusa, por lo que
se detectará un pico, y a continuación un descenso (puesto que la luz de retorno
procedente
de
puntos
más
adelantados
experimentará
una
atenuación
equivalente a la vuelta). Estos defectos se localizan en puntos concretos del
enlace, cuya localización precisa depende de la resolución espacial de la unidad.
 Como imperfecciones se detectan asimismo las soldaduras, conexiones y
empalmes provisionales o permanentes que contenga el enlace. Las soldaduras
–bien hechas–introducen una pequeña atenuación (0,1-0,2 dB) por alterar la
forma física del núcleo. Los empalmes y conexiones suelen dar pérdidas mayores,
al introducir interfases adicionales. Como se explica posteriormente, algunos
eventos producen un pico reflexivo antes de atenuar, y otros únicamente un
descenso de potencia.
La salida típica de un OTDR (Figura E2-1) es una representación gráfica de la atenuación
en función de la distancia. Tiene una brusca bajada al comienzo que corresponde a la
propia conexión entre el instrumento y la FO. La gráfica se extiende hasta una distancia
determinada, o hasta que el nivel de señal cae por debajo del límite de detección.
VIII.1. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Esta práctica se realiza de forma combinada con la práctica E3, Soldadura de Fibras
Ópticas. En el Laboratorio se dispone de 2 OTDR Tektronix. Uno de ellos (TekRanger2)
está asociado a la máquina de soldar y el otro (TekRanger) se utiliza únicamente en esta
práctica. En lo que respecta a su uso, las diferencias entre ambos son:
 Las longitudes de onda de trabajo. TekRanger trabaja en segunda y tercera
ventana, mientras que TekRanger2 trabaja en primera y segunda ventana.
1
Al tratarse de un dispositivo de reflexión, todas las contribuciones a la señal detectada por el OTDR sufren
doble atenuación: en el camino de ida y en el de vuelta. Sin embargo, esta alteración se corrige
automáticamente en la escala de medida, por lo que las pérdidas que se muestran en pantalla
corresponden a un solo paso.
VIII-3
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
 Las fibras para las que están diseñados. TekRanger trabaja con fibras
monomodo, mientras que TekRanger2 trabaja con fibras multimodo.
 Adicionalmente, ambos OTDRs tienen adaptada una impresora para obtener
copia de los resultados en pantalla.
En esta práctica se propone la realización de una serie de medidas con los OTDR del
laboratorio, que permiten simultáneamente evaluar diferentes líneas de transmisión, y
observar las posibilidades y limitaciones de la técnica. En concreto se pretende medir:
i)
Rango dinámico de reflexión. Informa sobre los límites de medida de eventos
reflexivos. Puede resultar útil si existen eventos que lleguen a saturar el
instrumento.
ii)
Rango dinámico de scattering. Es el rango con que se cuenta para registrar
eventos de todo tipo, reflexivos (no saturantes) y no reflexivos. Alcanza hasta el
límite de detección del instrumento o hasta el extremo de la fibra.
iii)
Eventos típicos. Por ejemplo, soldaduras, empalmes, terminaciones pulidas o sin
pulir, conexiones planas, redondeadas (PC) o angulares (APC).
iv)
Falsas medidas y detecciones. En concreto, se explican las circunstancias en
que pueden surgir ecos y fantasmas, fenómenos que pueden falsear las
medidas, y se intenta reproducir alguno de ellos.
Para facilitar la lectura de los apartados, las introducciones teóricas sobre sus contenidos
se incluyen por separado al comienzo de cada sección.
DISTRIBUCIÓN DE LOS EQUIPOS
A fin de agilizar la realización de la práctica, las medidas se efectuarán de las forma
siguiente:
1. El grupo que tenga asignada en primer lugar la Práctica E3, Soldadura, realizará
previamente las dos primeras medidas, Rangos dinámicos de Reflexión y
de Scattering (Apartados VIII.2 y VIII.3), para familiarizarse con el instrumento,
y seguidamente la Práctica E3. Utilizará para todo ello el OTDR TekRange2.
2. El grupo que tenga asignada en primer lugar la Práctica E2, OTDR, realizará los
cinco bloques de medidas de esta práctica con el OTDR TekRange.
3. Al finalizar los dos grupos (tiempo estimado, 2h 30m), se intercambiarán y
realizarán los bloques de medidas restantes, es decir, los tres bloques finales
del OTDR el primer grupo (en el OTDR TekRange monomodo) y la práctica E3
completa el grupo 2, usando el OTDR TekRange2.
VIII-4
Práctica E2: El OTDR
¡PRECAUCIONES!
El diodo láser para realizar las medidas se activa pulsando el botón START/STOP.
Antes de pulsarlo, asegúrese de que hay una fibra conectada al puerto de salida del
láser. De otro modo podría provocar daños graves a los componentes electrónicos
internos.
No desconecte el latiguillo de fibra conectado a la salida del OTDR
Todos los conectores deberán estar cubiertos con sus protectores contra el polvo
mientras no estén en uso. El OTDR es un instrumento muy sensible, por lo que el polvo
puede afectar a las medidas produciendo señales falsas.
VIII.2. MEDIDA DEL RANGO DINÁMICO DE REFLEXIÓN (USAR UNO
CUALQUIERA DE LOS OTDR)
VIII.2.1.
Teoría
Como se ha comentado, algunos de los eventos detectados por un OTDR son reflexivos,
es decir, remiten una parte del pulso luminoso en sentido contrario, hacia el emisor. En el
OTDR, estos eventos se detectan como un brusco aumento de la potencia recibida,
seguido de una caída (porque la potencia transmitida a partir de ese punto es menor).
Algunos OTDRs presentan problemas de saturación en el detector cuando les llega un
exceso de señal procedente de un evento muy reflexivo. El problema es especialmente
grave cuando el evento está próximo a la fuente.
Figura E2-2.
Determinación del Rango Dinámico de Reflexión (RDR).
VIII-5
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
El Rango Dinámico de Reflexión (Reflective Dynamic Range, RDR) se define como la
relación entre la potencia reflejada en un evento reflexivo, cercano al conector del
panel frontal del OTDR, y la potencia de ruido del sistema. (El nivel de ruido del
OTDR está relacionado con el ruido shot de la corriente de oscuridad del detector.)
Este parámetro determina el rango sobre el cual el OTDR puede realizar medidas de la
reflexión producida en ciertos elementos reflexivos como pueden ser los conectores,
acoplos mecánicos etc.
Cambiar
configuración
1
9
8
2
3
4
5
Iniciar
medida
7
6
A
Volver a
pantalla
inicial
B
Figura E2-3.
Aspecto exterior (arriba) y pantalla de menú (abajo) del OTDR Tektronix TFS3031.
VIII-6
Práctica E2: El OTDR
La medida del RDR ayudará a determinar si el instrumento es capaz de realizar capturas
precisas en unas condiciones determinadas. En sistemas de fibra que sean muy
sensibles a las reflexiones, será necesario utilizar OTDRs con RDR elevados, para
asegurar que la reflexión de los diferentes eventos se encuentra por debajo del nivel
umbral deseado.
VIII.2.2.
Objetivo:
Desarrollo de la Práctica
Determinar el RDR de OTDR Tektronix TFS3031 en unas condiciones de
medidas predeterminadas.
Método de medida: El valor del RDR está asociado con el ancho del pulso que emite la
fuente del OTDR (nm), el tiempo de promedio que se utiliza en la medida
(duración de la misma) y el rango de medida elegido (km).
Estos parámetros se deben seleccionar consecuentemente con la longitud
del enlace que posteriormente se desea caracterizar. En general, los
rangos muy largos y los anchos de pulso muy pequeños suponen tiempos
de promedio más elevados. Si se selecciona un rango muy inferior o muy
superior a la longitud del enlace, se medirá un nivel de ruido inferior o
superior, respectivamente, al real. Una vez elegidos los parámetros
adecuados del sistema, la medida se realizará valorando la diferencia de
señal entre el pico de reflexión y el ruido, como se muestra en la figura
E2-2.
Procedimiento experimental
1.-
Compruebe que hay un cordón de fibra conectado a la salida del panel frontal del
OTDR.
2.-
Presione el Botón c
or
r
espondi
ent
ea“
Setup”(
Botón 1 de la Figura E2-3) y
seleccione, mediante las flechas del mando circular (Botón 6, Figura E2-3), las
siguientes opciones:
Fiber Scan: Manual
Test Range: 2 km
Pulsewidth: 10 m (100 ns) en el monomodo y 20 m en el multimodo
Averages:
2048
VIII-7
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
En esa misma pantalla, seleccionar una longitud de onda de 1300 ó 1310 nm
presionando el Botón B (parte inferior de la Figura E2-3). Para volver a la pantalla
i
ni
ci
al
,pr
esi
one“
EXIT”(
Botón A).
3.-
Inicie el proceso de medida pulsando el botón START/STOP (Botón 5). La
medida habrá terminado cuando deje de parpadear el piloto 7 de la Figura E2-3.
4.-
Active el cursor A (Botón 4) y mediante las flechas del botón circular, sitúelo en
el máximo del pico inicial de reflexión. Si fuera necesario active el zoom
(Botón 3), luego desactívelo.
Active el cursor B y sitúelo en la zona de ruido donde los picos presenten una
amplitud aproximadamente constante. Asegúrese de estar en alguno de los
máximos promedio del ruido (véase nivel adecuado en figura E2-2).
5.-
Compare la forma de onda obtenida con la de la figura E2-2. Compruebe la
situación de los cursores y anote la diferencia en dB entre ambos (A–B) que
aparece en pantalla.
VIII.3. MEDIDA DEL RANGO DINÁMICO DE SCATTERING (USAR UNO
CUALQUIERA DE LOS OTDR)
VIII.3.1.
Teoría
El Rango Dinámico de Scattering (RDS) es el parámetro que típicamente se asocia con
el rango dinámico de un OTDR. Se define como la relación (en dB) entre la señal
“r
et
r
odi
sper
sada”(
backscattered, devuelta) en el conector del panel frontal del
OTDR y el nivel de ruido del instrumento.
Reflexión del
panel frontal
Final de la fibra
Rango dinámico
de scattering
Ruido
Figura E2-4.
Determinación del Rango Dinámico de Scattering (RDS).
VIII-8
Práctica E2: El OTDR
ElRDS r
esul
t
amuysi
mi
l
aral“
RangodeMedi
da”quedet
er
mi
nal
aat
enuaci
ónmáx
i
ma
que puede existir entre el instrumento y el evento que se quiere caracterizar, si se desea
que el OTDR realice una medida precisa.
VIII.3.2.
Objetivo:
Desarrollo de la práctica
Determinar el RDS del OTDR Tektronix TFS3031 en unas condiciones de
medida predeterminadas.
Método de medida: Se evalúa la diferencia de niveles de señal entre el final de la
reflexión del panel frontal y el nivel de ruido del instrumento (Figura E2-4).
Se realizará en diferentes condiciones de medida para una misma línea de
transmisión (monomodo si usa el TekRange y multimodo en el
TekRange2).
La medida depende de la longitud de la fibra utilizada. Si se emplean
fibras de longitudes muy cortas se pueden obtener medidas del RDS
ficticiamente superiores que las obtenidas con fibras de mayor longitud.
Para evitar una medida errónea se deben utilizar una fibra de prueba con
una longitud similar a la que se medirá en situación de campo.
Procedimiento experimental
1 km SM o 2 km MM
Figura E2-5
1.-
Conecte un carrete de fibra monomodo ó multimodo de 1 km SM o 2 Km MM, al
cordón conectado al OTDR, según la Figura E2-5.
2.-
En el menú SETUP, seleccione los siguientes parámetros:
Fiber Scan: Manual
Test Range: 2 km para SM o 4 km para MM
Pulsewidth: 10 m (100 ns) para SM o 20 m para MM
Longitud de onda: 1300-1310 nm
Vuelva a la pantalla principal
VIII-9
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
3.-
Inicie el proceso de medida.
4.-
Active el cursor A ysi
t
úel
oali
ni
ci
odel
a“
f
or
madeonda”
,dondel
apendi
ent
e
comienza a ser lineal. Si fuera necesario active el zoom, luego desactívelo. Active
el cursor B y sitúelo en la zona de ruido donde los picos presenten una amplitud
aproximadamente constante. Asegúrese de estar en la amplitud máxima media
del ruido.
5.-
Compare la forma de onda obtenida con la de la figura E2-4. Compruebe la
situación de los cursores y anote la diferencia en dB entre ambos.
NOTA:
SI TENÍA ASIGNADA LA PRÁCTICA E3, SOLDADURA, EN PRIMER TURNO, DETÉNGASE AQUÍ Y PASE A REALIZAR
DICHA PRÁCTICA. LOS RESTANTES APARTADOS LOS REALIZARÁ CON EL OTDR TEKRANGE MONOMODO
POSTERIORMENTE. SI TENÍA ASIGNADA LA PRÁCTICA E2 EN PRIMER TURNO, SIGA ADELANTE.
VIII-10
Práctica E2: El OTDR
VIII.4. CARACTERIZACIÓN DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN (A
PARTIR DE ESTE BLOQUE USAR SÓLO EL OTDR MONOMODO)
A.- Localización y medida de pérdidas de eventos Reflexivos.
B.- Medida de la Zona Muerta
C.- Medida del coeficiente de atenuación de una fibra.
VIII.4.1.
VIII.4.1.a.
Teoría
Eventos Reflexivos
Se consideran eventos reflexivos todos aquellos fenómenos en los que se produce un
cambio en el índice de refracción del medio de propagación. Los casos más habituales
en una línea de transmisión son:
 los conectores iniciales y finales de la línea
 las conexiones mecánicas entre fibras (adaptadores, conectores Surco en V)
Los empalmes realizados con máquina de soldar y las curvaturas o microcurvaturas son
eventos no reflexivos.
Una reflexión queda caracterizada por tres parámetros:
 Distancia a la que sucede
 Pérdidas que origina en la línea
 Reflectividad que genera, definida como la relación en dB entre la potencia
inyectada y la reflejada.
NOTA SOBRE CONECTORES
El extremo de la fibra óptica en los conectores estándar es plano. Las conexiones se realizan
enfrentado dos conectores por medio de una junta roscada. La superficie plana perpendicular a la
propagación produce una reflexión intensa.
Para reducir la reflexión, se preparan conectores (PC) con pulido redondeado. Aún menos
reflexión producen los conectores PC con pulido inclinado (PC angular o APC). En ellos, la
reflexión se desvía de manera que no pueda guiarse de retorno.
En un conector con pulido plano, la reflexión que se produce es de alrededor del 3,6% ó
–14 dB (coeficiente de reflexión de Fresnel). Los conectores comerciales más usuales
utilizan pulidos tipo PC que, al no ser planos, introducen una reflexión bastante menor.
VIII-11
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
En la Figura E2-6 se pueden observar la Forma de Onda debida a algunos de estos
elementos.
Final de fibra
Conector plano
Conector PC
Curvatura
Soldadura
Conector APC
(PC en ángulo)
Figura E2-6. Distintos eventos reflexivos y no reflexivos que se detectan con OTDR
VIII.4.1.b.
Zona Muerta
Uno de los parámetros principales en un OTDR es su capacidad para detectar eventos
reflexivos espaciados una corta distancia.
Todos los sistemas de medida tienen un ancho de banda limitado. En el caso del OTDR
el límite se traduce en pulsos detectados con pendientes de bajada no infinitas. Así, si se
tienen dos eventos reflexivos muy cercanos, a una distancia crítica inferior a la de
Resolución del OTDR, puede que la señal causada por el primer evento no haya
finalizado cuando la del segundo empieza a ser significativa. El resultado es que ambos
eventos se confunden.
Se denomina Zona Muerta (Dead Zone, DZ) o “
Resol
uci
óndeevent
os”a la distancia
a partir de la cual se comienza a distinguir entre dos eventos próximos.
Este parámetro puede ser muy importante dependiendo de la aplicación. Por ejemplo, si
se desea medir y caracterizar una red de fibra óptica en una oficina, donde las
distancias entre conexiones pueden ser muy cortas, será necesario un instrumento con
una DZ muy pequeña. Por el contrario, si la red que se desea medir es un enlace de larga
distancia, donde los empalmes o conexiones se sitúan a varios kilómetros unos de otros,
el parámetro será de poca importancia.
VIII-12
Práctica E2: El OTDR
VIII.4.1.c.
Zona muerta de pérdida de medición
Otro parámetro utilizado para especificar la cal
i
daddeunOTDR,esl
a“
z
onamuer
t
ade
at
enuaci
ón” o Zona
Pérdida
de
Muerta
Medición
de
(Loss-
Measurement Dead Zone, LMDZ). Se
define como la distancia tras un
evento durante la cual no se puede
obtener información de la señal del
OTDR, debido a limitaciones en el
ancho de banda o a saturación del
receptor.
El
parámetro
está
relacionado con el anterior, aunque
aquí se hace referencia a la medición
Figura E2-7.
Parámetros de caracterización
zonas muertas en un evento.
de
del segundo evento, no ya a su
simple detección. Es por ello un
criterio más retrictivo que la zona muerta.
La LMDZ puede ser notable si se producen eventos muy reflexivos, ya que el pico de
potencia que retorna al OTDR puede ser muy elevado comparado con la potencia
detectada por scattering Rayleigh. De esta forma, el detector óptico o el preamplificador
se pueden saturar temporalmente y será necesario un tiempo (distancia en la pantalla del
OTDR) para que el detector se recupere.
Sin necesidad de llegar a la saturación, debido al ancho de banda limitado del
amplificador, la señal no puede volver inmediatamente al nivel de retrodispersión.
Cuando esto sucede, no se puede obtener información de la señal presentada por el
OTDR, debido a la distorsión de la forma de onda.
VIII.4.1.d.
Coeficiente de atenuación
Además de los eventos puntuales que producen pérdidas en localizaciones específicas,
la radiación que atraviesa una fibra óptica experimenta una atenuación constante, que
procede de varias causas. Las dos más importantes son la reflexión difusa o scattering
Rayleigh, y la absorción. La importancia relativa depende de la ventana de transmisión,
tal como se mostraba en la Figura Fund-11.
La señal base descendente que detecta el OTDR se debe a la retrodispersión, es decir,
la parte de la reflexión difusa que se propaga en sentido contrario al de la transmisión.
Dicha radiación, en ausencia de otros factores, equivale formalmente a la que se recibiría
VIII-13
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
de un conjunto infinito de emisores situados homogéneamente por toda la fibra. La
potencia recibida de cada tramo diferencial irá disminuyendo a medida que el tramo está
más lejos de la fuente, por dos razones:
 La potencia retrodispersada es proporcional a la potencia incidente. Ésta se
va atenuando al atravesar la fibra.
 La potencia retrodispersada, a su vez, se va atenuando durante el camino
de vuelta hasta el receptor.
Los dos fenómenos, como puede verse, se deben a la atenuación. En pequeña señal, la
atenuación se puede considerar lineal en todo el trayecto de ida y vuelta. En esas
condiciones, la radiación recibida sufre una atenuación equivalente a un camino
doble, puesto que pasa dos veces por el mismo tramo de fibra. Como ya se comentaba
en la introducción a la práctica, los OTDR, en general, corrigen esta doble atenuación,
y presentan una escala en pantalla que equivale a un solo paso.
La atenuación, expresada en dB/km, se calcula directamente midiendo la pendiente del
tramo. Aunque no es un método extremadamente preciso, resulta muy útil por su
resolución temporal. Por ejemplo, sirve para detectar tramos defectuosos en tendidos, o
para decidir si una atenuación anómala se debe a un tramo en mal estado o a un defecto
puntual dentro del mismo tramo.
VIII.4.2.
Objetivo:
Desarrollo de la Práctica
Medir los diferentes parámetros que surgen en una gráfica OTDR.
Método de medida
A) CARACTERIZACIÓN DE EVENTOS REFLEXIVOS.
Distancia:
Enl
a“
f
or
madeonda”adqui
r
i
daporunOTDR,l
adi
st
anci
aal
aques
e
produce un evento reflexivo se corresponde con el último punto de
muestreo justo antes de la subida de la forma de onda.
Pérdidas:
Las pérdidas se valorarán midiendo el nivel de señal (en dBs) antes y
después del evento.
Reflectividad: La reflectividad se calcula indirectamente a partir de la ecuación siguiente:
VIII-14
Práctica E2: El OTDR

 H5



R Bns 10 log 
10

1
·D 







{1}
donde:
 Bns es el coeficiente de retrodispersión (típicamente –80 dB)
 H es la altura de la reflexión medida en la forma de onda (> 0)
 D es el ancho del pulso en ns.
En la Figura E2-8 se muestran los parámetros que caracterizan un evento
reflexivo.
B) ZONAS MUERTAS DZ Y LMDZ
La zona muerta DZ se define como la distancia entre el comienzo de la zona
reflexiva y el punto donde la señal decrece 3 dB respecto del máximo de reflexión
(ver Figura E2-7).
La zona muerta de pérdida de
medición LMDZ se define como la
distancia entre el inicio del evento y el
punto donde la forma de onda del
OTDR ha recuperado el nivel de
retrodispersión.
Para
su
medida
habrá que determinar el inicio del
evento y el punto donde la señal es 0,5
dB superior al nivel de retrodispersión
(Figura
Figura E2-8.
Parámetros que
evento reflexivo.
caracterizan
un
E2-7).
La
separación
(en
metros) entre estos dos puntos dará el
LMDZ.
C) COEFICIENTE DE ATENUACIÓN
Para medir el coeficiente de atenuación de una fibra se escoge un tramo en que
no exista ningún tipo de evento o influencia de ellos. Se mide la pendiente
situando los cursores al inicio y al final del tramo.
VIII-15
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
Figura E2-9
Procedimiento experimental
1.-
Realice el montaje de la Figura E2-9, Conecte al latiguillo del OTDR un carrete de
fibra monomodo, de aproximadamente 1 km. En el otro extremo conecte un
segundo carrete SM 1km, y finalmente conecte un carrete multimodo de 2 km.
2.-
En el menú SETUP, seleccione los siguientes parámetros:
Fiber Scan: Manual
Test Range: 8 km
Pulsewidth: 20 m (200 ns)
Longitud de onda: 1550 nm
Vuelva a la pantalla principal
3.-
Obtenga la forma de onda. Imprímala pulsando el Botón 9 y siguiendo las
instrucciones de pantalla. Identifique los eventos reflexivos comparando la
gráfica y el montaje experimental.
4.-
Active el cursor A y sitúelo al inicio del evento reflexivo próximo a 1 km.
Asegúrese que está justo al inicio del evento comprobando que en el siguiente
desplazamiento del cursor éste se introduce en la zona reflexiva. Si fuera
necesario active el zoom, luego desactívelo.
Anote la distancia que marca el cursor.
5.-
Active el cursor B y sitúelo en la zona lineal después del evento reflexivo.
Mantenga el cursor A en la posición anterior.
La diferencia en dB entre los cursores dará una estimación de las pérdidas
introducidas en el evento. Anote este valor y la diferencia en metros entre los dos
cursores.
VIII-16
Práctica E2: El OTDR
Tenga en cuenta que si existe mucha distancia entre los dos cursores, la medida
realizada está incluyendo las pérdidas en la fibra. También tiene que considerar
si las fibras acopladas son de iguales características.
6.-
Sitúe el cursor B en el punto máximo de la reflexión. Mida la diferencia de señal
entre ambos cursores (valor H de la Figura E2-8). Haciendo uso de la ecuación
{1}, calcule la reflectividad del evento. (H es siempre una cantidad positiva)
7.-
Sitúe el cursor A en el pico de reflexión. Utilice el zoom de la forma siguiente:
 Presione el mando SELECT del botón circular (Botón 6, Figura E2-3), hasta
seleccionar las prestaciones del ZOOM en la esquina inferior derecha de la
pantalla.
 Mediante las flechas del mando circular, ajuste la zona de ampliación
centrándola sobre el evento (movimientos verticales y horizontales).
 Presionar nuevamente SELECT hasta activar CURSOR.
 Active ahora el zoom en el Botón 3 de la Figura E2-3.
Compruebe que el cursor A está sobre el máximo del evento y sitúe el cursor B,
aproximadamente, a 3 dB por debajo del anterior.
Nota.- Si no pudiera situar el cursor B cercano a los 3 dB, realice un promedio entre las
distancias obtenidas en las dos posiciones más cercanas a este valor.
Mueva ahora el cursor A al inicio del evento y anote la separación entre ambos
cursores. La medida realizada es lo que se conoce como zona muerta DZ.
8.-
Sitúe el cursor A en el nivel de retrodispersión lineal, después del pulso. El
cursor B sitúelo, aproximadamente, a +0.5 dB del anterior. (¡Cuidado con los
signos!).
Sitúe nuevamente el cursor A al inicio del evento, y anote la distancia entre
ambos cursores. Esta medida será el LMDZ del primer evento reflexivo de la
línea.
9.-
Caracterice el siguiente evento reflexivo de la misma forma que el anterior.
Compruebe si existen diferencias entre una conexión SM-SM y otra SM –MM.
10.-
Mida el coeficiente de atenuación de cada uno de los tramos de fibra, así como
su longitud.
VIII-17
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
Para realizar una medida correcta de la atenuación, sitúe los cursores de manera
que abarquen una distancia amplia, en la zona donde no haya influencia de
ningún tipo de evento y donde se aprecie una pendiente lineal.
La medida de la longitud de los tramos se debe realizar colocando los cursores de
inicio a inicio de los eventos (las reflexiones de los conectores, en este caso).
VIII.5. IDENTIFICACIÓN DE ECOS Y FANTASMAS
VIII.5.1.
VIII.5.1.a.
Teoría
Identificación de Ecos
En sistemas ópticos con varios elementos reflexivos, parte del pulso del láser puede
reflejarse más de una vez antes de volver al OTDR. Cuando esto sucede se producirá
una forma de onda artificial denominada ECO.
Figura E2-10. Generación de ecos entre dos eventos reflexivos
Los ECOS son más frecuentes en OTDRs multimodo con un gran rango dinámico y
siempre que se produzcan eventos muy reflexivos.
En una forma de onda, los dos primeros eventos reflexivos nunca pueden ser ECOS
ya que se necesitan al menos dos eventos de este tipo para generar ECO. Otro rasgo
característico de un ECO es que no lleva pérdidas asociadas en la forma de onda.
VIII-18
Práctica E2: El OTDR
Existen OTDRs dotados de la capacidad de detectar automáticamente eventos reflexivos
(mediante algoritmos) y determinar cuáles de ellos son ECOS. Es el caso del Tektronix
TFS3031 que se utiliza en el laboratorio.
VIII.5.1.b.
Identificación de Fantasmas
Otra forma de onda falsa es la conocida como fantasmas. Son muy similares a los ecos
pero ocurren por razones muy diferentes.
Los fantasmas se deben a una selección incorrecta de los parámetros de medida, en
concreto a una frecuencia de repetición del pulso demasiado alta. Si es así, puede
suceder que la reflexión al final de la línea de un pulso no haya llegado al detector
cuando se lanza el siguiente pulso. En ese momento se inicia una nueva adquisición de
datos y la reflexión del final de línea se solapa con la retrodispersión del segundo pulso y
aparece como un evento reflexivo.
Cuando un evento se desplaza de posición o desaparece cuando se cambia el rango de
medida, se le puede identificar como un FANTASMA y no como un ECO. Estos últimos
son independientes de los parámetros de adquisición.
Si aparece un fantasma durante una adquisición, se debe seleccionar una repetición de
pulso más baja para eliminarlo.
VIII.5.2.
Objetivo:
Desarrollo de la Práctica
Detectar sucesos, como ecos y fantasmas, que no corresponden a ningún
evento real.
Método de Medida
La localización de los ECOS está asociada a la siguiente fórmula:
Z eco 2 Zi Zj
{2}
Donde Zi y Zj son las localizaciones de dos eventos reflexivos (que no
tienen por qué ser consecutivos) en el eje de distancias, siendo Z=0 la
conexión al OTDR.
Procedimiento experimental
1.-
Realice el montaje de la Figura E2-11.
2.-
En el menú SETUP, seleccione los siguientes parámetros:
Fiber Scan: Manual
Test Range: 8 km
Pulsewidth: 20 m (200 ns)
Longitud de onda: 1310 nm
VIII-19
Laboratorio de Comunicaciones Ópticas –Dpto. Tecnología Fotónica
Figura E2-11
3.-
Obtenga la forma de onda e imprímala.
4.-
Identifique todos los eventos de la gráfica y determine la distancia a la que se
produce cada uno de ellos. ¿Existen ECOS?.
5.-
Sustituya el segundo conector FC-FC porelconect
ormar
cadocomo“
Conect
or
Def
ect
uoso”
.Obt
engal
af
or
madeondaei
mpr
í
mal
a.Ex
pl
i
quel
asdi
f
er
enci
as(
si
las hay) entre ambos casos.
6.-
En el menú SETUP, cambie el parámetro “
Fi
berScan”de Manual a Intellitrace.
Obtenga la forma de onda y edite la Tabla de Eventos presionando el Botón 2 de
la Figura E2-3.
7.-
Considerando pares de elementos reflexivos y utilizando la ecuación {2}, calcule
dónde deberían aparecer los ECOS. Compare los resultados teóricos con los
experimentales.
POR FAVOR, AL ACABAR LA PRÁCTICA RECOJAN
TODO Y DÉJENLO COMO ESTABA AL PRINCIPIO.
SUS COMPAÑEROS SE LO AGRADECERÁN.
VIII-20